k8s基础知识总结node+pod（上）

一、概念：

k8s（Kubernetes ）是一个开源的容器编排平台，用于容器化应用程序的部署、扩展和管理。使运维人员能够轻松地管理容器化应用的整个生命周期，包括容器的调度、资源分配、服务发现、负载均衡、自动伸缩以及故障恢复等功能。

二、命名空间

命名空间是一种用于在单个 Kubernetes 集群中划分不同虚拟集群的机制，它提供了一种将集群资源进行逻辑隔离的方式；

2.1 作用：

资源隔离：不同命名空间中的资源相互隔离，可为不同团队/用户（或项目）提供虚拟的集群空间，有助于不同团队或不同应用组件之间的资源管理和使用，避免名称冲突和资源的误操作。
权限控制：可以为不同的命名空间设置不同的访问权限。例如，开发团队可能对开发命名空间具有完全的读写权限，而生产运维团队对生产命名空间有特定的管理权限。
环境区分：通常可以根据不同的环境（如开发、测试、生产等）创建相应的命名空间。这样可以在同一个集群中为不同环境提供独立的运行空间，方便进行环境特定的配置和管理。

2.2 相关命令：

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查看命名空间：
kubectl get namespace
或者
kubectl get ns
或者
kubectl get ns --show-labels # 显示namespace的label

查看某个namespace的概要信息:
kubectl describe ns xxxx

查看所有命名空间概要：
kubectl describe namespace 或 kubectl describe ns

创建命名空间:
kubectl create namespace xxx 或 kubectl create ns xxx

删除命名空间 ：kubectl delete ns xxx

注意：

下面所有的命令，在实际操作时，应该加上命名空间，否则默认为default命名空间

三、Node

Node（节点）是集群中的工作机器，可以是物理主机或虚拟机。它是运行应用程序容器的实际工作负载节点，分为：Master 节点、Worker 节点。

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查看集群中的 Node：
kubectl get nodes
（返回当前集群中所有 Node 的基本信息，如名称、状态、角色）

查看特定 Node 的详细信息：
kubectl describe node <node-name> 
（将返回有关该 Node 的详细信息，包括标签、资源使用情况）

添加标签到 Node：
kubectl label node <node-name> environment = production，
（为 Node 添加一个名为 "environment"，值为 "production" 的标签，方便进行资源调度和管理）

从集群中删除 Node：
kubectl delete node <node-name>
（从集群中删除指定的 Node，k8s会停止在该Node上运行的所有Pod，并将其调度到其他可用的Node上）

标记节点为不可调度：
kubectl cordon <node-name>
（将节点标记为不可调度，这在准备进行节点维护等操作时很有用，它可以防止调度器将新的 Pod 分配到该节点，但不影响已在该节点上运行的 Pod）

取消节点不可调度标记：
kubectl uncordon <node - name>
（取消节点的不可调度标记，使节点重新可用于接收新的 Pod 调度）

四、Pod

Pod 是 K8s 中最小的可部署和可管理的计算单元，它可以包含一个或多个紧密相关的容器。这些容器共享相同的网络命名空间、存储卷和其他资源。

4.1 创建pod

1、通过容器镜像创建pod，如下：

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kubectl run nginx-test --image=nginx:1.14.2

2、一般是通过yaml资源文件创建，如下：

bash 复制代码

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-pod
spec:
  containers:
  - name: nginx-container
    image: nginx:1.14.2
    ports:
    - containerPort: 80

4.2 其他操作命令

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查看 Pod 详细信息:
kubectl describe pod xxx-pod

进入 Pod 内的容器：
kubectl exec -it xxx-pod -c nginx-container -- /bin/bash
（如果 Pod 里只有一个容器，那么可以省略 -c 参数）

删除pod：
kubectl delete pod xxx-pod

4.3 pod挂载存储卷：

1. EmptyDir 存储卷

EmptyDir 是一种临时存储卷，生命周期与 Pod 相同。当 Pod 被删除时，EmptyDir 中的数据也会被删除。常用于容器间共享数据。

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apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-pod-with-empty-dir
spec:
  containers:
  - name: nginx-container
    image: nginx:1.14.2
    ports:
    - containerPort: 80
    volumeMounts:
    - name: empty-dir-volume
      mountPath: /data
  volumes:
  - name: empty-dir-volume
    emptyDir: {}

2. HostPath 存储卷

HostPath 存储卷允许将宿主机上的目录或文件挂载到 Pod 中，通过volumeMounts 的name 跟 volumes 对应name对应路径的挂载映射，可以挂载多个目录，如下：

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metadata:
  name: ac-xxx
  labels: 
    app: ac-xxx
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      apps: xxx-pod
  template:
    metadata:
      labels:
        apps: xxx-pod
    spec:
      nodeName: k8s-master # 指定pod在该节点运行
      volumes:  # 映射Pod对外的挂载
      - name: logfile # Pod要挂载的名称指代，即指向volumeMounts的name
        hostPath: # 采用主机目录的挂载方式
          path: /log/
          type: DirectoryOrCreate #没有的话，会自动创建目录
      - name: datafile # Pod要挂载的名称指代，即指向volumeMounts的name
        hostPath: # 采用主机目录的挂载方式
          path: /data/xxx/
          type: DirectoryOrCreate #没有的话，会自动创建目录
      containers:
      - name: etcd
        image: etcd:v2.2.0
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        ports:
        - name: http
          protocol: TCP
          containerPort: 4001
        volumeMounts: # Pod的数据卷挂载
        - name: logfile
          mountPath: /log # Pod的内部要挂载出去的目录
        - name: datafile
          mountPath: /data/xxx/ # Pod的内部要挂载出去的目录
      restartPolicy: Always # 可选 ，默认Always：无论如何停止，都会自动重启pod容器；OnFailure：容器以不为0的状态码终止（非正常停止），就自动重启pod容器；Never：无论何种状态，都不重启；
       # nodeSelector: # 可选，指定节点，符合标签的，部署在指定节点
---

eplicas: 1 制定当前pod的副本数

nodeName: k8s-master # 指定pod在该节点运行

3. PersistentVolumeClaim (PVC) 存储卷

PVC 是一种请求存储资源的抽象，它允许用户使用存储而无需关心底层存储的具体实现;

3.1、首先，需要创建一个 PersistentVolumeClaim，如下：

bash 复制代码

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: my-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce  # 表示该 PVC 可以被一个节点以读写模式挂载
  resources:
    requests:
      storage: 5Gi            # 5Gi 说明这个 PVC 请求 5GB 的存储空间
  storageClassName: standard  # standard 代表使用名为 standard 的存储类

3.2、然后创建对应的StorageClass：

需要有对应StorageClass 资源名为 standard 存在于集群中，否则 PVC 可能无法正常绑定到合适的 PV（PersistentVolume）：

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apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: standard
provisioner: kubernetes.io/aws-ebs
parameters:
  type: gp2 # 可选类型：gp2, io1, sc1, st1
  fsType: ext4
reclaimPolicy: Retain
allowVolumeExpansion: true

provisioner: kubernetes.io/aws-ebs：表示使用 AWS EBS 作为存储供应程序。

parameters.type: gp2：指定使用 AWS EBS 的通用型 SSD 卷（gp2）。

reclaimPolicy: Retain：设置当 PVC 被删除时，PV 不会被自动删除，而是保留其数据和状态。

allowVolumeExpansion: true：允许在 PVC 上进行存储容量扩展。

3.3、最后，在 Pod 中使用这个 PVC：

bash 复制代码

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-pod-with-pvc
spec:
  containers:
  - name: nginx-container
    image: nginx:1.14.2
    ports:
    - containerPort: 80
    volumeMounts:
    - name: pvc-volume
      mountPath: /data
  volumes:
  - name: pvc-volume
    persistentVolumeClaim:
      claimName: my-pvc

4.4 PVC相关操作：

使用 kubectl get pvc 命令来查看 PVC 的状态：

kubectl get pvc my-pvc

结果可能如下：

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NAME      STATUS   VOLUME                                     CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS   AGE
my-pvc    Bound    pvc-8f9d6d4b-2c3e-4d5f-8a7b-9c0d1e2f3g4h   5Gi        RWO            standard       1m

STATUS ：Bound 表示该 PVC 已经成功绑定到一个 PV（PersistentVolume）上。
VOLUME：显示绑定的 PV 的名称。
CAPACITY：显示 PVC 实际获得的存储容量。
ACCESS MODES：显示 PVC 的访问模式。
STORAGECLASS：显示使用的存储类名称。

4.5 PV相关操作：

PV（PersistentVolume）是集群层面的存储资源，PV 的常见操作，包括创建、查看、绑定、删除：

查看 PV 详细信息

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kubectl describe pv xxxx-pv

结果如下：

bash 复制代码

NAME            CAPACITY   ACCESS MODES   RECLAIM POLICY   STATUS      CLAIM                   STORAGECLASS   REASON   AGE
pv-001          10Gi       RWO            Retain           Bound       default/my-pvc-001      standard                3d
pv-002          20Gi       RWX            Delete           Available                           standard                2d

CAPACITY

含义：表示 PV 提供的存储容量大小。通常以字节（B）、千字节（KB）、兆字节（MB）、吉字节（GB）等单位表示。例如，pv-001 的容量为 10Gi，即 10GB。

STATUS

含义：显示 PV 的当前状态，常见的状态有：

Available：表示该 PV 尚未被任何 PVC 绑定，可供使用。

Bound：表示该 PV 已经与一个 PVC 成功绑定。

Released：表示与该 PV 绑定的 PVC 已被删除，但 PV 还未被回收，处于释放状态。

Failed：表示 PV 出现了错误，可能是由于存储系统故障等原因导致。

CLAIM

含义：显示与该 PV 绑定的 PVC 的信息，格式为 <命名空间>/<PVC 名称>。例如，default/my-pvc-001 表示在 default 命名空间下名为 my-pvc-001 的 PVC 与 pv-001 绑定。如果 PV 状态为 Available，则该字段为空。

4.6 StorageClass 使用：

（StorageClass）的名称。存储类是 k8s中的一种管理存储资源的关键对象，它为管理员提供了一种动态配置和管理存储的方式。

**StorageClassName**作为存储类的名称，在 PV 和 PVC 之间起到了桥梁的作用。它使得 PV 和 PVC 可以根据存储类进行匹配和绑定，实现了存储资源的动态管理和分配。

(1)、查看 StorageClass

查看所有 StorageClass

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kubectl get storageclasses 或 kubectl get sc

示例输出如下：

bash 复制代码

NAME                 PROVISIONER             RECLAIMPOLICY   VOLUMEBINDINGMODE      ALLOWVOLUMEEXPANSION   AGE
standard (default)   kubernetes.io/aws-ebs   Delete          WaitForFirstConsumer   true                   3d
gold                 kubernetes.io/aws-ebs   Retain          Immediate              false                  2d

查看特定 StorageClass 的详细信息

bash 复制代码

kubectl describe storageclass standard

(2)、删除特定 StorageClass

bash 复制代码

kubectl delete storageclass standard

(3)、创建 StorageClass

**1、**使用本地存储（以 HostPath 为例）

这种方式适用于测试环境，因为它依赖于特定的宿主机，在生产环境中使用需谨慎。

bash 复制代码

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: standard
provisioner: kubernetes.io/no-provisioner
volumeBindingMode: WaitForFirstConsumer

provisioner: kubernetes.io/no-provisioner：表示不使用自动存储供应程序，需要手动创建 PV。

volumeBindingMode: WaitForFirstConsumer：表示在有 Pod 请求使用该存储类的 PVC 时才进行 PV 绑定。

2、AWS EBS 存储类

如果你使用的是 AWS 云环境，需要确保你的 Kubernetes 集群已经正确配置了 AWS 云提供商。

bash 复制代码

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: standard
provisioner: kubernetes.io/aws-ebs
parameters:
  type: gp2
reclaimPolicy: Delete
volumeBindingMode: WaitForFirstConsumer
allowVolumeExpansion: true

provisioner: kubernetes.io/aws-ebs：表示使用 AWS EBS 作为存储供应程序。

allowVolumeExpansion: true：允许在 PVC 上进行存储容量扩展。

将上述内容保存为 standard-storageclass.yaml，然后执行以下命令创建：

bash 复制代码

kubectl apply -f standard-storageclass.yaml

当 PVC 被创建后，k8s会根据 PVC 请求的存储类（这里是 standard），调用 StorageClass 中指定的存储供应程序（如 kubernetes.io/aws-ebs）来动态创建一个符合要求的 PV，并将其绑定到该 PVC 上。

3、NFS 存储类

在使用 NFS 存储时，需要确保 NFS 服务器已经正确配置并可以被 Kubernetes 集群访问：

bash 复制代码

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: nfs-storageclass
provisioner: example.com/nfs
parameters:
  server: nfs-server.example.com
  path: /exports
reclaimPolicy: Retain
volumeBindingMode: Immediate

保存为 nfs-storageclass.yaml 后，执行以下命令创建：

bash 复制代码

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: nfs-storageclass
provisioner: example.com/nfs
parameters:
  server: nfs-server.example.com
  path: /exports
reclaimPolicy: Retain
volumeBindingMode: Immediate

解析如下：

provisioner: example.com/nfs：表示使用自定义的 NFS 存储供应程序。

parameters.server: nfs-server.example.com：指定 NFS 服务器的地址。

parameters.path: /exports：指定 NFS 共享目录的路径。

reclaimPolicy: Delete：设置当 PVC 被删除时，PV 会被自动删除。